Toisen harmonisen heräte laajalla spektrillä

Toisen harmonisen heräte laajalla spektrillä

Siitä lähtien kun toisen asteen epälineaariset optiset efektit löydettiin 1960-luvulla, se on herättänyt laajaa kiinnostusta tutkijoissa, on toistaiseksi toisen harmonisen ja taajuusvaikutuksen perusteella tuottanut äärimmäisestä ultraviolettisäteilystä kauko-infrapunakaistalle.laseritedisti suuresti laserin kehitystä,optinentietojenkäsittely, korkearesoluutioinen mikroskooppinen kuvantaminen ja muut kentät. Epälineaarisen mukaanoptiikkaja polarisaatioteoriassa parillisen kertaluvun epälineaarinen optinen efekti liittyy läheisesti kidesymmetriaan, ja epälineaarinen kerroin ei ole nolla vain ei-keskisissä inversiosymmetrisissä väliaineissa. Perusaaltoisina toisen asteen epälineaarisena efektinä toiset harmoniset estävät suuresti niiden muodostumista ja tehokasta käyttöä kvartsikuidussa amorfisen muodon ja keskustan inversion symmetrian vuoksi. Tällä hetkellä polarisaatiomenetelmät (optinen polarisaatio, lämpöpolarisaatio, sähkökentän polarisaatio) voivat keinotekoisesti tuhota optisen kuidun materiaalikeskuksen inversion symmetrian ja parantaa tehokkaasti optisen kuidun toisen asteen epälineaarisuutta. Tämä menetelmä vaatii kuitenkin monimutkaista ja vaativaa valmistustekniikkaa, ja se voi täyttää kvasifaasisovitusehdot vain erillisillä aallonpituuksilla. Kaikuseinämoodiin perustuva valokuituresonanssirengas rajoittaa toisten harmonisten laajaspektristä viritystä. Murtamalla kuidun pintarakenteen symmetriaa pintatoiset harmoniset erikoisrakennekuidussa vahvistuvat jossain määrin, mutta riippuvat silti femtosekunnin pumpun pulssista erittäin suurella huipputeholla. Siksi toisen asteen epälineaaristen optisten efektien luominen kokokuiturakenteissa ja muunnostehokkuuden parantaminen, erityisesti laajaspektristen toisten harmonisten tuottaminen pienitehoisessa jatkuvassa optisessa pumppauksessa, ovat ratkaisevia perusongelmia. epälineaarisen kuituoptiikan ja -laitteiden alalla, ja niillä on tärkeä tieteellinen merkitys ja laaja sovellusarvo.

Kiinalainen tutkimusryhmä on ehdottanut kerrostettua galliumselenidikidefaasiintegrointijärjestelmää mikronanokuidun kanssa. Hyödyntämällä galliumselenidikiteiden korkeaa toisen asteen epälineaarisuutta ja pitkän kantaman järjestystä, toteutetaan laaja-alainen toisen harmonisen viritys- ja monitaajuinen muunnosprosessi, joka tarjoaa uuden ratkaisun moniparametristen prosessien tehostamiseen. kuitujen ja laajakaistan toisen harmonisen valmistuksenvalonlähteet. Toisen harmonisen ja summataajuuden tehollinen heräte kaaviossa riippuu pääasiassa seuraavista kolmesta avainehdosta: pitkä valo-aineen vuorovaikutusetäisyys galliumselenidin jamikro-nanokuitua, kerrosteisen galliumselenidikiteen korkea toisen asteen epälineaarisuus ja pitkän kantaman järjestys sekä perustaajuuden ja taajuuden kaksinkertaistusmoodin vaihesovitusehdot täyttyvät.

Kokeessa liekkipyyhkäisyllä kartiomaisella systeemillä valmistetulla mikronanokuidulla on millimetrin luokkaa tasainen kartioalue, joka tarjoaa pitkän epälineaarisen toimintapituuden pumpun valolle ja toiselle harmoniselle aallolle. Integroidun galliumselenidikiteen toisen asteen epälineaarinen polarisoituvuus ylittää arvon 170 pm/V, mikä on paljon korkeampi kuin optisen kuidun sisäinen epälineaarinen polarisoituvuus. Lisäksi galliumselenidikiteen pitkän kantaman järjestetty rakenne varmistaa toisten harmonisten jatkuvan faasihäiriön, mikä antaa täyden pelin mikronanokuidun suuren epälineaarisen toimintapituuden eduksi. Vielä tärkeämpää on, että vaihesovitus pumppaavan optisen perusmoodin (HE11) ja toisen harmonisen korkealuokkaisen tilan (EH11, HE31) välillä toteutetaan ohjaamalla kartion halkaisijaa ja sitten säätämällä aaltoputken dispersiota mikronanokuidun valmistuksen aikana.

Yllä olevat olosuhteet luovat perustan mikronanokuidun toisen harmonisen tehokkaalle ja laajakaistaiselle viritykselle. Kokeilu osoittaa, että nanowattitason toisten harmonisten teho voidaan saavuttaa 1550 nm pikosekundin pulssilaserpumpulla, ja toisia harmonisia voidaan virittää tehokkaasti myös saman aallonpituuden jatkuvalla laserpumpulla, ja kynnysteho on n. alhainen useisiin satoihin mikrowatteihin (kuva 1). Lisäksi, kun pumpun valoa laajennetaan kolmelle eri aallonpituudelle jatkuvalle laserille (1270/1550/1590 nm), kolmelle toiselle harmoniselle (2w1, 2w2, 2w3) ja kolmelle summataajuussignaalille (w1+w2, w1+w3, w2+). w3) havaitaan kullakin kuudesta taajuusmuunnosaallonpituudesta. Korvaamalla pumppuvalo ultra-säteilyn valoa emittoivalla diodi (SLED) -valonlähteellä, jonka kaistanleveys on 79,3 nm, syntyy laajaspektrinen toinen harmoninen, jonka kaistanleveys on 28,3 nm (kuva 2). Lisäksi, jos kemiallista höyrypinnoitustekniikkaa voidaan käyttää korvaamaan kuivasiirtotekniikka tässä tutkimuksessa ja vähemmän galliumselenidikiteiden kerroksia voidaan kasvattaa mikronanokuidun pinnalle pitkiä matkoja, on odotettavissa toinen harmoninen muunnostehokkuus. parannettava edelleen.

KUVA. 1 Toisen harmonisen sukupolven järjestelmä ja tuloksena koko kuiturakenne

Kuva 2 Moniaallonpituinen sekoitus ja laajaspektri toiset harmoniset jatkuvassa optisessa pumppauksessa